JP2671317B2 - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
- Publication number
- JP2671317B2 JP2671317B2 JP62244865A JP24486587A JP2671317B2 JP 2671317 B2 JP2671317 B2 JP 2671317B2 JP 62244865 A JP62244865 A JP 62244865A JP 24486587 A JP24486587 A JP 24486587A JP 2671317 B2 JP2671317 B2 JP 2671317B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- active layer
- layer
- semiconductor laser
- laser
- diffraction grating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/185—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only horizontal cavities, e.g. horizontal cavity surface-emitting lasers [HCSEL]
- H01S5/187—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only horizontal cavities, e.g. horizontal cavity surface-emitting lasers [HCSEL] using Bragg reflection
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は半導体レーザに関する。
（従来の技術）
基板面に対して垂直な方向に光を取り出すことのでき
る面型半導体レーザは２次元アレイ化が容易で、将来の
光コンピュータ技術における並列光処理方式のキーデバ
イスとして期待されている。基板に対して垂直な方向に
光を取り出す手段として高次の回折次数を有する回折格
子を用いることはひとつの有効な手段である。その一例
として小島氏らは1987年発行のアブライド・フィジクス
・レターズ誌、第50巻、第227頁から229頁に報告してい
るような面型半導体レーザを開発した。この面型半導体
レーザは第２図に示すような断面構造を有している。こ
れは活性層４に隣接したクラッド層５の一部に回折格子
７を形成した分布ブラッグ反射型（DBR）レーザの構成
をとっている。この面型半導体レーザでは、回折格子７
は２次の回折次数であるから、レーザを発振させるとレ
ーザ出力光９は上方にも出射される。小島氏らは活性層
４をGaAsウェルとGaAlAsバリアから成る多重量子井戸構
造（MQW）で構成し、上方向への光出力の微分量子効率
として3.7％、光出力5mW程度の特性を得ている。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら従来例においては上方向に出射されるレ
ーザ出力光９は回折格子７の形成された領域全体にわた
ってほぼ平行に上面に向かうので、通常のデバイスでは
幅３μm,長さ200〜300μｍ程度の細長いビームとなる。
並列光処理の技術においては処理の最終階段において単
一モード光ファイバへ入射する必要が生ずる。従来例の
ような素子ではそのようなことがほとんど不可能であ
り、したがって応用範囲も限られてしまうという問題点
があった。 本発明の目的は上述の観点にたち、上方向に出力光を
集束できる面型の半導体レーザを提供することにある。 （問題点を解決するための手段） 前述の問題点を解決するために本発明が提供する手段
は、半導体基板上に少なくとも活性層と、この活性層で
生じた光を導く導波層とを有し、この導波層に回折格子
が形成されている半導体レーザにおいて、前記活性層の
上部には電流注入用の電極が形成され、前記回折格子
は、前記活性層の光出射端から遠ざかるにしたがって周
期が短く、同心円状または同心円に類似した形にわん曲
して、前記活性層の光出射端の近傍を中心とする波紋の
一部に類似した形態をなし、また前記活性層は前記導波
層上の一部の領域に形成されていることを特徴とする。 （実施例） 以下に本発明の実施例を図面を参照して説明して、本
発明をより詳細に説明する。 第１図は本発明の一実施例を示す図で、（ａ）が平面
図、（ｂ）がレーザ共振器軸を含む面の断面図、（ｃ）
が活性領域を含む部分におけるレーザ共振器軸に垂直な
面の断面図をそれぞれ示す。製作工程の概略を主に第１
図（ｂ）を用いて説明する。まず（100）面方位を有す
るｎ−InP基板１に部分的に周期2400Åの回折格子７を
形成し、そのうえに発光波長1.3μｍに相当するｎ−In
0.72Ga0.28As0.61Ｐ0.39導波層10、発光波長1.55μｍに
相当するノンドープIn0.59Ga0.41As0.90Ｐ0.10活性層
４、ｐ−InPクラッド層５、Ｐ−In0.72Ga0.28As0.61Ｐ
0.39コンタクト層６をそれぞれ0.15μm,0.1μm,2μm,0.
5μｍの厚さに積層する。続いて選択エッチングを行な
い、幅２μｍのメサストライプ13を形成し、それ以外の
部分は導波層10の表面を露出させ集束グレーティングカ
ップラ11を形成する。 集束グレーティングカップラ11は第１図（ａ）に示す
ように活性層４から離れるに従いその周期が小さくなる
ようにし、また活性層４の光出射端近傍を中心とする円
弧状のわん曲した構造とした。集束グレーティングカッ
プラ11の周期は中心値として5000Å程度とし、これは電
子ビーム直接描画法を用いて形成した。最後に活性層４
を有する活性領域に電極８を形成し、また一方のレーザ
端面にSi/SiO2誘電体多層膜12を形成し、所望の半導体
レーザを得た。活性領域の長さは200μｍ、素子全長は5
00μｍとした素子において、室温での発振閾値電流30m
A、上方への光出力30mW程度のものが再現性良く得られ
た。また上方へ出射したレーザ出力光は５μｍ程度のス
ポットまで集束させることができ、GI−50のマルチモー
ドファイバへの入射光として最大25mWと従来例の場合と
比べて100倍以上大きな値が得られた。さらに活性領域
長50μｍ、一素子全長200μｍとしたレーザを16×16＝2
56箇集積した２次元レーザアレを試作し、アレイの動作
を確認できた。 なお実施例においてはレーザ発振のために活性層４と
回折格子７を有する導波層10とが隣接した分布帰還（DF
B）構造を採用したが、もちろんこれに限るものではな
く、DBR構造や活性層と導波層の間に屈折率の低い層を
形成した集積２重導波路（ITG）構造等を採用してもか
まわない。活性領域と導波層を同一のMQW層によって構
成しても製作面で有効である。用いる半導体材料もInP
〜InGaAsP系に限るものではない。 （発明の効果） 本発明の特徴は半導体基板上に半導体レーザと集束グ
レーティングカップラを集積したことである。集束グレ
ーティングカップラは活性層から遠のくに従って短くな
る周期を有し、同心円または同心円に類似した形にわん
曲した回折格子から成っている。このような構造の採用
により、本発明の半導体レーザでは上方向に出射したレ
ーザ出力光を数μｍ程度のスポットに集束することがで
きた。
る面型半導体レーザは２次元アレイ化が容易で、将来の
光コンピュータ技術における並列光処理方式のキーデバ
イスとして期待されている。基板に対して垂直な方向に
光を取り出す手段として高次の回折次数を有する回折格
子を用いることはひとつの有効な手段である。その一例
として小島氏らは1987年発行のアブライド・フィジクス
・レターズ誌、第50巻、第227頁から229頁に報告してい
るような面型半導体レーザを開発した。この面型半導体
レーザは第２図に示すような断面構造を有している。こ
れは活性層４に隣接したクラッド層５の一部に回折格子
７を形成した分布ブラッグ反射型（DBR）レーザの構成
をとっている。この面型半導体レーザでは、回折格子７
は２次の回折次数であるから、レーザを発振させるとレ
ーザ出力光９は上方にも出射される。小島氏らは活性層
４をGaAsウェルとGaAlAsバリアから成る多重量子井戸構
造（MQW）で構成し、上方向への光出力の微分量子効率
として3.7％、光出力5mW程度の特性を得ている。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら従来例においては上方向に出射されるレ
ーザ出力光９は回折格子７の形成された領域全体にわた
ってほぼ平行に上面に向かうので、通常のデバイスでは
幅３μm,長さ200〜300μｍ程度の細長いビームとなる。
並列光処理の技術においては処理の最終階段において単
一モード光ファイバへ入射する必要が生ずる。従来例の
ような素子ではそのようなことがほとんど不可能であ
り、したがって応用範囲も限られてしまうという問題点
があった。 本発明の目的は上述の観点にたち、上方向に出力光を
集束できる面型の半導体レーザを提供することにある。 （問題点を解決するための手段） 前述の問題点を解決するために本発明が提供する手段
は、半導体基板上に少なくとも活性層と、この活性層で
生じた光を導く導波層とを有し、この導波層に回折格子
が形成されている半導体レーザにおいて、前記活性層の
上部には電流注入用の電極が形成され、前記回折格子
は、前記活性層の光出射端から遠ざかるにしたがって周
期が短く、同心円状または同心円に類似した形にわん曲
して、前記活性層の光出射端の近傍を中心とする波紋の
一部に類似した形態をなし、また前記活性層は前記導波
層上の一部の領域に形成されていることを特徴とする。 （実施例） 以下に本発明の実施例を図面を参照して説明して、本
発明をより詳細に説明する。 第１図は本発明の一実施例を示す図で、（ａ）が平面
図、（ｂ）がレーザ共振器軸を含む面の断面図、（ｃ）
が活性領域を含む部分におけるレーザ共振器軸に垂直な
面の断面図をそれぞれ示す。製作工程の概略を主に第１
図（ｂ）を用いて説明する。まず（100）面方位を有す
るｎ−InP基板１に部分的に周期2400Åの回折格子７を
形成し、そのうえに発光波長1.3μｍに相当するｎ−In
0.72Ga0.28As0.61Ｐ0.39導波層10、発光波長1.55μｍに
相当するノンドープIn0.59Ga0.41As0.90Ｐ0.10活性層
４、ｐ−InPクラッド層５、Ｐ−In0.72Ga0.28As0.61Ｐ
0.39コンタクト層６をそれぞれ0.15μm,0.1μm,2μm,0.
5μｍの厚さに積層する。続いて選択エッチングを行な
い、幅２μｍのメサストライプ13を形成し、それ以外の
部分は導波層10の表面を露出させ集束グレーティングカ
ップラ11を形成する。 集束グレーティングカップラ11は第１図（ａ）に示す
ように活性層４から離れるに従いその周期が小さくなる
ようにし、また活性層４の光出射端近傍を中心とする円
弧状のわん曲した構造とした。集束グレーティングカッ
プラ11の周期は中心値として5000Å程度とし、これは電
子ビーム直接描画法を用いて形成した。最後に活性層４
を有する活性領域に電極８を形成し、また一方のレーザ
端面にSi/SiO2誘電体多層膜12を形成し、所望の半導体
レーザを得た。活性領域の長さは200μｍ、素子全長は5
00μｍとした素子において、室温での発振閾値電流30m
A、上方への光出力30mW程度のものが再現性良く得られ
た。また上方へ出射したレーザ出力光は５μｍ程度のス
ポットまで集束させることができ、GI−50のマルチモー
ドファイバへの入射光として最大25mWと従来例の場合と
比べて100倍以上大きな値が得られた。さらに活性領域
長50μｍ、一素子全長200μｍとしたレーザを16×16＝2
56箇集積した２次元レーザアレを試作し、アレイの動作
を確認できた。 なお実施例においてはレーザ発振のために活性層４と
回折格子７を有する導波層10とが隣接した分布帰還（DF
B）構造を採用したが、もちろんこれに限るものではな
く、DBR構造や活性層と導波層の間に屈折率の低い層を
形成した集積２重導波路（ITG）構造等を採用してもか
まわない。活性領域と導波層を同一のMQW層によって構
成しても製作面で有効である。用いる半導体材料もInP
〜InGaAsP系に限るものではない。 （発明の効果） 本発明の特徴は半導体基板上に半導体レーザと集束グ
レーティングカップラを集積したことである。集束グレ
ーティングカップラは活性層から遠のくに従って短くな
る周期を有し、同心円または同心円に類似した形にわん
曲した回折格子から成っている。このような構造の採用
により、本発明の半導体レーザでは上方向に出射したレ
ーザ出力光を数μｍ程度のスポットに集束することがで
きた。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を示す図で、（ａ）は平面
図、（ｂ）は基板表面に垂直でレーザ共振器軸に平行な
面における断面図、（ｃ）は活性層を含む部分における
レーザ共振器軸に垂直な面の断面図である。第２図は基
板表面に垂直でレーザ共振器軸に平行な面における従来
例の断面図である。 １……基板、２……バッファ層、3,5……クラッド層、
４……活性層、６……コンタクト層、７……回折格子、
８……電極、９……レーザ出力光、10……導波層、11…
…集束グレーティングカップラ、12……誘電体多層膜、
13……メサストライプ、14……絶縁膜。
図、（ｂ）は基板表面に垂直でレーザ共振器軸に平行な
面における断面図、（ｃ）は活性層を含む部分における
レーザ共振器軸に垂直な面の断面図である。第２図は基
板表面に垂直でレーザ共振器軸に平行な面における従来
例の断面図である。 １……基板、２……バッファ層、3,5……クラッド層、
４……活性層、６……コンタクト層、７……回折格子、
８……電極、９……レーザ出力光、10……導波層、11…
…集束グレーティングカップラ、12……誘電体多層膜、
13……メサストライプ、14……絶縁膜。
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭61−242070（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−265742（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−208294（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−96983（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−117337（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．半導体基板上に少なくとも活性層と、この活性層で
生じた光を導く導波層とを有し、この導波層上に回折格
子が形成されている半導体レーザにおいて、前記活性層
の上部には電流注入用の電極が形成され、前記回折格子
は、前記活性層の光出射端から遠ざかるにしたがって周
期が短く、同心円状または同心円に類似した形にわん曲
して、前記活性層の光出射端の近傍を中心とする波紋の
一部に類似した形態をなし、また前記活性層は前記導波
層上の一部の領域に形成されていることを特徴とする半
導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62244865A JP2671317B2 (ja) | 1987-09-28 | 1987-09-28 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62244865A JP2671317B2 (ja) | 1987-09-28 | 1987-09-28 | 半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6484776A JPS6484776A (en) | 1989-03-30 |
| JP2671317B2 true JP2671317B2 (ja) | 1997-10-29 |
Family
ID=17125143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62244865A Expired - Lifetime JP2671317B2 (ja) | 1987-09-28 | 1987-09-28 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2671317B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2845997B2 (ja) * | 1989-10-31 | 1999-01-13 | キヤノン株式会社 | 外部共振器型レーザ |
| US10992104B2 (en) | 2015-12-17 | 2021-04-27 | Ii-Vi Delaware, Inc. | Dual layer grating coupler |
| WO2017106880A1 (en) | 2015-12-17 | 2017-06-22 | Finisar Corporation | Surface coupled systems |
| US11404850B2 (en) | 2019-04-22 | 2022-08-02 | Ii-Vi Delaware, Inc. | Dual grating-coupled lasers |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6396983A (ja) * | 1986-10-14 | 1988-04-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光集積回路 |
| JP2572050B2 (ja) * | 1986-11-05 | 1997-01-16 | シャープ株式会社 | 導波路型光ヘツド |
| JPS63208294A (ja) * | 1987-02-24 | 1988-08-29 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レ−ザ |
-
1987
- 1987-09-28 JP JP62244865A patent/JP2671317B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6484776A (en) | 1989-03-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5387671B2 (ja) | 半導体レーザ及び集積素子 | |
| JP5466712B2 (ja) | 表面出射型レーザ | |
| JP3153727B2 (ja) | スーパールミネッセントダイオード | |
| US4977570A (en) | Semiconductor laser array with stripe electrodes having pads for wire bonding | |
| US5914977A (en) | Semiconductor laser having a high-reflectivity reflector on the laser facets thereof, an optical integrated device provided with the semiconductor laser, and a manufacturing method therefor | |
| JP2723045B2 (ja) | フレア構造半導体レーザ | |
| JP2671317B2 (ja) | 半導体レーザ | |
| JPH08220358A (ja) | 導波路型光素子 | |
| JPH0118591B2 (ja) | ||
| JP2950302B2 (ja) | 半導体レーザ | |
| JPH0319292A (ja) | 半導体レーザ | |
| US5563901A (en) | Semiconductor laser array | |
| JP2001274511A (ja) | 導波路型光素子 | |
| JP2967757B2 (ja) | 半導体レーザ装置及びその製造方法 | |
| JP3838355B2 (ja) | 半導体レーザ | |
| JP2002043688A (ja) | リッジ型分布帰還半導体レーザ素子 | |
| JP2003218462A (ja) | 分布帰還型半導体レーザ装置 | |
| JP2613975B2 (ja) | 周期利得型半導体レーザ素子 | |
| EP3970246B1 (en) | Optical device with passive window | |
| JP7371552B2 (ja) | 量子カスケードレーザ | |
| US20010048704A1 (en) | Distributed feedback laser diode | |
| JPH10326932A (ja) | 分布帰還型半導体レーザ | |
| JP2010045066A (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JP2000124548A (ja) | 半導体レーザ素子及びその作製方法 | |
| JP3761130B2 (ja) | 面発光レーザ装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070711 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080711 Year of fee payment: 11 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080711 Year of fee payment: 11 |